Fiche technique de composant LED - Révision 2 - Cycle de vie : Permanent - Date de publication : 28-11-2014 - Documentation technique française

1. Vue d'ensemble du produit

Ce document fournit les spécifications techniques complètes et les recommandations d'application pour un composant LED spécifique. Les informations clés établissent la validité et le statut de révision du document. La phase du cycle de vie est confirmée comme étantRévision 2, indiquant qu'il s'agit de la deuxième révision officielle des données techniques du composant. La date de publication de cette révision est le28 novembre 2014 à 10:08:02. De manière cruciale, la période d'expiration est marquée commePermanente, signifiant que les spécifications contenues dans cette révision sont considérées comme valables de manière permanente et ne sont pas soumises à une obsolescence programmée ou à un remplacement automatique par une date de révision plus récente. Cette permanence est une caractéristique clé pour la planification à long terme de la conception et de la fabrication.

Le composant est conçu pour la fiabilité et des performances constantes. Son marché cible inclut les applications nécessitant une sortie optique stable et à long terme, telles que l'éclairage général, les voyants lumineux, le rétroéclairage d'affichages et l'éclairage intérieur automobile. L'avantage principal réside dans le jeu de spécifications figé, permettant aux ingénieurs de concevoir des systèmes en toute confiance, sachant que les paramètres clés du composant ne changeront pas de manière inattendue dans les lots de production futurs.

2. Analyse approfondie des paramètres techniques

Bien que l'extrait fourni se concentre sur les métadonnées du document, une fiche technique complète pour un composant LED contiendrait des paramètres objectifs détaillés. Les sections suivantes décrivent les données critiques typiquement incluses et leur signification.

2.1 Caractéristiques photométriques et colorimétriques

Les propriétés photométriques définissent la sortie lumineuse de la LED. Les paramètres clés incluent :

• Flux lumineux (Φ_v) :Mesuré en lumens (lm), il indique la puissance lumineuse totale perçue émise. Les fiches techniques fournissent souvent des valeurs typiques et minimales à un courant de test spécifié (par ex., 20mA, 60mA) et à une température de jonction (T_j).
• Intensité lumineuse (I_v) :Mesurée en millicandelas (mcd), elle décrit la puissance lumineuse par unité d'angle solide. Elle est cruciale pour les applications d'éclairage directionnel. L'angle de vision est spécifié avec ce paramètre (par ex., 120°).
• Longueur d'onde dominante (λ_D) ou Température de couleur corrélée (TCC) :Pour les LED colorées (Rouge, Vert, Bleu, Ambre), la longueur d'onde dominante définit la couleur perçue. Pour les LED blanches, la Température de Couleur Corrélée (mesurée en Kelvin, K) spécifie si la lumière apparaît chaude (par ex., 2700K), neutre (par ex., 4000K) ou froide (par ex., 6500K).
• Indice de rendu des couleurs (IRC - R_a) :Pour les LED blanches, l'IRC indique avec quelle précision la source lumineuse révèle les couleurs des objets par rapport à une source de lumière naturelle. Un IRC plus élevé (plus proche de 100) est préférable pour les applications où la discrimination des couleurs est importante.

2.2 Paramètres électriques

Ces paramètres régissent les exigences d'alimentation électrique et la consommation d'énergie.

• Tension directe (V_F) :La chute de tension aux bornes de la LED lorsqu'elle fonctionne à un courant direct spécifié (I_F). Elle est généralement donnée sous forme de plage (par ex., 2,8V à 3,4V à 20mA). Ce paramètre est essentiel pour concevoir le circuit de limitation de courant ou sélectionner un pilote approprié.
• Courant direct (I_F) :Le courant de fonctionnement continu recommandé. Dépasser le courant direct maximal nominal peut réduire considérablement la durée de vie ou provoquer une défaillance immédiate.
• Tension inverse (V_R) :La tension maximale que la LED peut supporter lorsqu'elle est connectée en polarisation inverse. Dépasser cette tension peut causer des dommages irréversibles.

2.3 Caractéristiques thermiques

Les performances et la longévité des LED dépendent fortement de la gestion de la température.

• Température de jonction (T_j) :La température au niveau de la puce semi-conductrice elle-même. Le T_j maximal autorisé (par ex., 125°C) est une limite de conception critique.
• Résistance thermique (R_θJA) :Mesurée en °C/W, elle indique l'efficacité avec laquelle la chaleur se déplace de la jonction de la LED vers l'air ambiant. Une valeur plus basse signifie une meilleure dissipation thermique, ce qui est vital pour maintenir le flux lumineux et la durée de vie.
• Plage de température de stockage :La plage de température autorisée pour le composant lorsqu'il n'est pas alimenté.

3. Explication du système de classement (Binning)

En raison des variations de fabrication, les LED sont triées en classes de performance. Cela garantit que les clients reçoivent des composants dans une tolérance spécifiée.

• Classement par longueur d'onde/température de couleur :Les LED sont regroupées en fonction de leur longueur d'onde dominante ou TCC mesurée. Un code de classe (par ex., "3A") correspond à une plage de longueur d'onde spécifique (par ex., 525-530nm).
• Classement par flux lumineux :Les LED sont triées selon leur flux lumineux dans des conditions de test standard. Cela permet aux concepteurs de sélectionner des composants répondant aux exigences minimales de luminosité pour leur application.
• Classement par tension directe :Le tri par plage de V_F aide à concevoir une distribution de courant plus uniforme lorsque plusieurs LED sont connectées en série.

4. Analyse des courbes de performance

Les données graphiques fournissent une compréhension plus approfondie du comportement du composant dans des conditions variables.

• Courbe I-V (Courant-Tension) :Ce graphique montre la relation entre le courant direct et la tension directe. Elle est non linéaire, caractéristique d'une diode. La courbe aide à comprendre la résistance dynamique de la LED.
• Caractéristiques thermiques :Les graphiques montrent généralement comment le flux lumineux ou la tension directe change avec l'augmentation de la température de jonction. Le flux lumineux diminue généralement lorsque la température augmente.
• Distribution spectrale relative de puissance :Ce tracé montre l'intensité de la lumière émise à chaque longueur d'onde. Il définit les caractéristiques de couleur et peut montrer la présence de pics secondaires (par ex., dans les LED blanches à conversion de phosphore).

5. Informations mécaniques et sur le boîtier

Les spécifications physiques sont critiques pour la conception et l'assemblage du PCB.

• Dimensions du boîtier :Dessins mécaniques détaillés spécifiant la longueur, la largeur, la hauteur et toute courbure de la lentille. Les tolérances sont toujours fournies.
• Configuration des pastilles (Empreinte) :Le motif recommandé de pastilles de cuivre sur le PCB pour le soudage. Cela inclut la taille, la forme et l'espacement des pastilles pour assurer une formation correcte des joints de soudure et une stabilité mécanique.
• Identification de la polarité :Marquage clair des bornes anode (+) et cathode (-). Ceci est généralement indiqué par une encoche, un coin coupé, une marque sur la lentille ou des longueurs de broches différentes.

6. Recommandations de soudage et d'assemblage

Une manipulation appropriée garantit la fiabilité.

• Profil de soudage par refusion :Un graphique temps-température spécifiant les phases recommandées de préchauffage, de stabilisation, de refusion et de refroidissement. Les paramètres critiques incluent la température de pic (typiquement 260°C maximum pendant quelques secondes) et le temps au-dessus du liquidus.
• Précautions de manipulation :Instructions concernant la sensibilité aux décharges électrostatiques (ESD), le niveau de sensibilité à l'humidité (MSL) et les recommandations de stockage (souvent dans des armoires sèches si MSL > 1).
• Nettoyage :Compatibilité avec les solvants de nettoyage de PCB courants.

7. Informations sur l'emballage et la commande

Informations pour l'approvisionnement et la logistique.

• Spécification de l'emballage :Décrit la largeur de la bande porteuse, les dimensions des alvéoles, le diamètre de la bobine et la quantité par bobine (par ex., 4000 pièces par bobine de 13 pouces).
• Étiquetage :Explique les informations imprimées sur l'étiquette de la bobine, y compris le numéro de pièce, la quantité, le code date et les codes de classe.
• Système de numérotation des pièces :Décode le numéro de pièce pour indiquer les attributs clés comme la couleur, la classe de luminosité, la classe de tension et le type de boîtier.

8. Recommandations d'application

Conseils pour une mise en œuvre efficace du composant.

• Circuits d'application typiques :Schémas montrant les circuits pilotes à courant constant, les calculs de résistances en série/parallèle et les éléments de protection comme les suppresseurs de tension transitoire.
• Considérations de conception :Conseils sur la gestion thermique (surface de cuivre du PCB, dissipation thermique), la conception optique (sélection de lentille pour le faisceau lumineux souhaité) et les directives de déclassement pour les environnements à haute température.
• Cas d'utilisation typiques :

  Sur la base du statut de révision permanent et des caractéristiques communes des LED, ce composant est adapté aux produits ayant un cycle de vie long ou où la stabilité de conception est primordiale. Exemples :

  • Panneaux de contrôle industriel :Voyants d'état sur des machines pouvant être en service pendant des décennies.
  • Éclairage d'infrastructure :Panneaux de sortie, éclairage de secours ou accents architecturaux où la maintenance et le remplacement des pièces sont difficiles.
  • Appareils électroménagers :Voyants de mise sous tension ou rétroéclairage pour les commandes sur des appareils comme les réfrigérateurs ou les fours.
  • Éclairage intérieur automobile :Lampes de lecture, rétroéclairage du tableau de bord ou éclairage des commutateurs où la constance de la couleur et de la luminosité est importante sur la durée de vie du véhicule.

  9. Comparaison et différenciation technique

  Le principal facteur de différenciation mis en évidence par les données fournies est lapériode d'expiration "Permanente". De nombreux composants électroniques ont des fiches techniques liées à une révision spécifique qui peut être mise à jour fréquemment. La documentation de ce composant est déclarée valable de manière permanente (Révision 2). Cela offre des avantages significatifs :

  • Garantie d'approvisionnement à long terme :Les fabricants peuvent constituer des stocks ou planifier des séries de production longues sans craindre de changements de spécifications.
  • Stabilité de conception :Les produits conçus autour de ce composant ne nécessiteront pas de revalidation ou de recertification en raison d'un changement de fiche technique.
  • Réduction des risques :Élimine le risque que des variations subtiles de performance entre les révisions affectent la qualité ou la conformité du produit final.

  Comparé aux composants dont les fiches techniques sont fréquemment mises à jour, celui-ci privilégie une constance absolue plutôt que des améliorations incrémentielles potentielles des performances.

  10. Questions fréquemment posées (Basées sur les paramètres techniques)

  Q : Que signifie "PhaseCycleDeVie : Révision" ?
  R : Cela indique le stade du document dans son processus de contrôle. "Révision" signifie qu'il s'agit d'une version mise à jour (Révision 2) d'une fiche technique précédemment publiée, contenant des informations potentiellement corrigées ou améliorées.

  Q : La date de publication est 2014. Ce composant est-il obsolète ?
  R : Pas nécessairement. La "Période d'expiration : Permanente" indique explicitement que les spécifications sont valables de manière permanente. Le composant peut encore être en production active. Sa pertinence dépend de si ses paramètres techniques répondent aux besoins actuels de l'application.

  Q : Comment dois-je piloter cette LED ?
  R : Vous devez utiliser une source de courant constant ou une source de tension avec une résistance de limitation de courant en série. Le circuit exact dépend des spécifications de tension directe (V_F) et de courant direct (I_F), qui seraient détaillées dans la fiche technique complète. Ne connectez jamais une LED directement à une source de tension sans contrôle du courant.

  Q : Pourquoi la gestion thermique est-elle importante pour les LED ?
  R : Une température de jonction élevée accélère la dégradation du matériau semi-conducteur et du phosphore (dans les LED blanches), entraînant une diminution permanente du flux lumineux (dépréciation des lumens) et un décalage potentiel de la couleur. Elle peut également provoquer une défaillance catastrophique. Une dissipation thermique appropriée est essentielle pour les performances et la longévité.

  11. Étude de cas pratique de conception et d'utilisation

  Scénario : Conception d'un panneau de voyants d'état industriel à longue durée de vie.

  Un ingénieur conçoit un panneau de contrôle pour un équipement industriel dont la durée de vie prévue est de 20 ans. Le panneau nécessite des LED d'état rouges, vertes et jaunes. La constance et la fiabilité sont critiques.

  Raisonnement de sélection :L'ingénieur sélectionne ce composant LED spécifique (Révision 2, valable de manière permanente) pour les raisons suivantes :

  1. Garantie des spécifications :La fiche technique permanente garantit que les LED achetées pour la production initiale et pour les pièces de rechange/kits de service dans 15 ans auront des spécifications de performance identiques, maintenant l'uniformité du panneau.
  2. Planification de la chaîne d'approvisionnement :L'entreprise peut conclure un accord d'achat à long terme avec le distributeur, confiante que la pièce ne sera pas "améliorée" d'une manière nécessitant une reconception.
  3. Mise en œuvre de la conception :En utilisant les données détaillées de V_F et I_F, l'ingénieur conçoit un circuit de pilotage simple basé sur une résistance pour chaque couleur de LED sur le PCB. Les données de résistance thermique (R_θJA) sont utilisées pour calculer que la faible quantité de chaleur générée sera dissipée en toute sécurité par le cuivre du PCB, garantissant que la température de jonction reste bien en dessous du maximum nominal même dans l'environnement ambiant de 50°C de l'équipement.
  4. Résultat :Le produit final bénéficie de performances de voyants stables et prévisibles tout au long de sa durée de vie opérationnelle, réduisant les réclamations de garantie et la complexité de la maintenance.

  12. Introduction au principe de fonctionnement

  Une LED (Diode Électroluminescente) est un dispositif semi-conducteur qui émet de la lumière lorsqu'un courant électrique la traverse. Le principe de base est l'électroluminescence.

  1. . Une puce semi-conductrice contient une jonction p-n, où un matériau de type p (avec des trous d'électrons) rencontre un matériau de type n (avec des électrons libres).
  2. Lorsqu'une tension directe est appliquée (positif sur le côté p, négatif sur le côté n), les électrons de la région n gagnent suffisamment d'énergie pour traverser la jonction et se recombiner avec les trous dans la région p.
  3. Ce processus de recombinaison libère de l'énergie. Dans les diodes standard, cette énergie est libérée sous forme de chaleur. Dans les LED, les matériaux semi-conducteurs (comme le Nitrure de Gallium pour le bleu/blanc, ou l'Arséniure de Gallium Phosphure pour le rouge/jaune) sont choisis de sorte que cette énergie soit libérée principalement sous forme dephotons(particules de lumière).
  4. La longueur d'onde (couleur) de la lumière émise est déterminée par la largeur de la bande interdite du matériau semi-conducteur. Une bande interdite plus large produit des photons de plus haute énergie (longueur d'onde plus courte, comme la lumière bleue). Les LED blanches utilisent généralement une puce LED bleue recouverte d'un phosphore jaune ; une partie de la lumière bleue est convertie en jaune, et le mélange est perçu comme blanc.

  13. Tendances et évolutions technologiques

  L'industrie des LED continue d'évoluer, bien qu'un composant avec une fiche technique figée de manière permanente représente un point technologique mature et stabilisé. Les tendances générales observables sur le marché plus large incluent :

  • Efficacité accrue (lm/W) :Des améliorations continues de l'efficacité quantique interne et des techniques d'extraction de la lumière conduisent à plus de lumens par watt d'entrée électrique, réduisant la consommation d'énergie pour le même flux lumineux.
  • Qualité de couleur améliorée :Le développement de nouveaux systèmes de phosphores pour les LED blanches conduit à des valeurs d'Indice de Rendu des Couleurs (IRC) plus élevées et à une température de couleur plus cohérente entre les classes de production.
  • Miniaturisation :Réduction continue de la taille des boîtiers (par ex., des codes métriques 3528 à 2016 puis 1010) permettant des réseaux d'éclairage à plus haute densité et une intégration dans des appareils plus petits.
  • Densité de puissance plus élevée :Développement de boîtiers LED haute puissance capables de gérer des courants de 1A, 3A ou plus, nécessitant souvent des solutions de refroidissement actif sophistiquées.
  • Éclairage intelligent et connecté :Intégration de l'électronique de contrôle, de capteurs et d'interfaces de communication (comme Zigbee ou Bluetooth) directement dans les modules LED, passant de simples composants à des systèmes d'éclairage intelligents.

  Le composant décrit dans ce document, avec sa révision permanente, se positionne comme un élément de base fiable et bien caractérisé dans ce paysage technologique en évolution, choisi pour des applications où la constance éprouvée l'emporte sur les dernières métriques de performance.

  Terminologie des spécifications LED

  Explication complète des termes techniques LED

  Performance photoelectrique

  Terme	Unité/Représentation	Explication simple	Pourquoi important
  Efficacité lumineuse	lm/W (lumens par watt)	Sortie de lumière par watt d'électricité, plus élevé signifie plus économe en énergie.	Détermine directement le grade d'efficacité énergétique et le coût de l'électricité.
  Flux lumineux	lm (lumens)	Lumière totale émise par la source, communément appelée "luminosité".	Détermine si la lumière est assez brillante.
  Angle de vision	° (degrés), par exemple 120°	Angle où l'intensité lumineuse tombe à moitié, détermine la largeur du faisceau.	Affecte la portée d'éclairage et l'uniformité.
  CCT (Température de couleur)	K (Kelvin), par exemple 2700K/6500K	Chaleur/fraîcheur de la lumière, valeurs inférieures jaunâtres/chaudes, supérieures blanchâtres/fraîches.	Détermine l'atmosphère d'éclairage et les scénarios appropriés.
  CRI / Ra	Sans unité, 0–100	Capacité à restituer avec précision les couleurs des objets, Ra≥80 est bon.	Affecte l'authenticité des couleurs, utilisé dans des lieux à forte demande comme les centres commerciaux, musées.
  SDCM	Étapes d'ellipse MacAdam, par exemple "5 étapes"	Métrique de cohérence des couleurs, des étapes plus petites signifient une couleur plus cohérente.	Garantit une couleur uniforme sur le même lot de LED.
  Longueur d'onde dominante	nm (nanomètres), par exemple 620nm (rouge)	Longueur d'onde correspondant à la couleur des LED colorées.	Détermine la teinte des LED monochromes rouges, jaunes, vertes.
  Distribution spectrale	Courbe longueur d'onde vs intensité	Montre la distribution d'intensité sur les longueurs d'onde.	Affecte le rendu des couleurs et la qualité.

  Paramètres électriques

  Terme	Symbole	Explication simple	Considérations de conception
  Tension directe	Vf	Tension minimale pour allumer la LED, comme "seuil de démarrage".	La tension du pilote doit être ≥Vf, les tensions s'ajoutent pour les LED en série.
  Courant direct	If	Valeur du courant pour le fonctionnement normal de la LED.	Habituellement entraînement à courant constant, le courant détermine la luminosité et la durée de vie.
  Courant pulsé max	Ifp	Courant de crête tolérable pour de courtes périodes, utilisé pour le gradation ou le flash.	La largeur d'impulsion et le cycle de service doivent être strictement contrôlés pour éviter les dommages.
  Tension inverse	Vr	Tension inverse max que la LED peut supporter, au-delà peut provoquer une panne.	Le circuit doit empêcher la connexion inverse ou les pics de tension.
  Résistance thermique	Rth (°C/W)	Résistance au transfert de chaleur de la puce à la soudure, plus bas est meilleur.	Une résistance thermique élevée nécessite une dissipation thermique plus forte.
  Immunité ESD	V (HBM), par exemple 1000V	Capacité à résister à la décharge électrostatique, plus élevé signifie moins vulnérable.	Des mesures anti-statiques nécessaires en production, surtout pour les LED sensibles.

  Gestion thermique et fiabilité

  Terme	Métrique clé	Explication simple	Impact
  Température de jonction	Tj (°C)	Température de fonctionnement réelle à l'intérieur de la puce LED.	Chaque réduction de 10°C peut doubler la durée de vie; trop élevée provoque une dégradation de la lumière, un décalage de couleur.
  Dépréciation du lumen	L70 / L80 (heures)	Temps pour que la luminosité tombe à 70% ou 80% de l'initiale.	Définit directement la "durée de vie" de la LED.
  Maintien du lumen	% (par exemple 70%)	Pourcentage de luminosité conservé après le temps.	Indique la rétention de luminosité sur une utilisation à long terme.
  Décalage de couleur	Δu′v′ ou ellipse MacAdam	Degré de changement de couleur pendant l'utilisation.	Affecte la cohérence des couleurs dans les scènes d'éclairage.
  Vieillissement thermique	Dégradation du matériau	Détérioration due à une température élevée à long terme.	Peut entraîner une baisse de luminosité, un changement de couleur ou une défaillance en circuit ouvert.

  Emballage et matériaux

  Terme	Types communs	Explication simple	Caractéristiques et applications
  Type de boîtier	EMC, PPA, Céramique	Matériau de boîtier protégeant la puce, fournissant une interface optique/thermique.	EMC: bonne résistance à la chaleur, faible coût; Céramique: meilleure dissipation thermique, durée de vie plus longue.
  Structure de puce	Avant, Flip Chip	Agencement des électrodes de puce.	Flip chip: meilleure dissipation thermique, efficacité plus élevée, pour haute puissance.
  Revêtement phosphore	YAG, Silicate, Nitrure	Couvre la puce bleue, convertit une partie en jaune/rouge, mélange en blanc.	Différents phosphores affectent l'efficacité, CCT et CRI.
  Lentille/Optique	Plat, Microlentille, TIR	Structure optique en surface contrôlant la distribution de la lumière.	Détermine l'angle de vision et la courbe de distribution de la lumière.

  Contrôle qualité et classement

  Terme	Contenu de tri	Explication simple	But
  Bac de flux lumineux	Code par exemple 2G, 2H	Regroupé par luminosité, chaque groupe a des valeurs lumen min/max.	Assure une luminosité uniforme dans le même lot.
  Bac de tension	Code par exemple 6W, 6X	Regroupé par plage de tension directe.	Facilite l'appariement du pilote, améliore l'efficacité du système.
  Bac de couleur	Ellipse MacAdam 5 étapes	Regroupé par coordonnées de couleur, garantissant une plage étroite.	Garantit la cohérence des couleurs, évite les couleurs inégales dans le luminaire.
  Bac CCT	2700K, 3000K etc.	Regroupé par CCT, chacun a une plage de coordonnées correspondante.	Répond aux différentes exigences CCT de scène.

  Tests et certification

  Terme	Norme/Test	Explication simple	Signification
  LM-80	Test de maintien du lumen	Éclairage à long terme à température constante, enregistrant la dégradation de la luminosité.	Utilisé pour estimer la vie LED (avec TM-21).
  TM-21	Norme d'estimation de vie	Estime la vie dans des conditions réelles basées sur les données LM-80.	Fournit une prévision scientifique de la vie.
  IESNA	Société d'ingénierie de l'éclairage	Couvre les méthodes de test optiques, électriques, thermiques.	Base de test reconnue par l'industrie.
  RoHS / REACH	Certification environnementale	Assure l'absence de substances nocives (plomb, mercure).	Exigence d'accès au marché internationalement.
  ENERGY STAR / DLC	Certification d'efficacité énergétique	Certification d'efficacité énergétique et de performance pour l'éclairage.	Utilisé dans les achats gouvernementaux, programmes de subventions, améliore la compétitivité.